意大利Baccini的太阳能电池丝网印刷设备

意大利Baccini的太阳能电池丝网印刷设备

（1）公司简介

Baccini公司成立于1967年，总部位于意大利Treviso。厂房面积为5000平方米，拥有员工50人，年销售收入为1300万欧元，专门从事微电子技术设备的制造商，广泛应用于太阳能电池、集成技术、多层陶瓷和TFT技术。Baccini spa在1972年开发了第一台丝网印刷，设备在全球PV市场份额占90%，平均每年安装50条设备生产线。

（2）设备介绍

带旋转台全自动印刷&烘干&分档/测试设备：由硅片上料装置、下料装置、三次印刷、二次烘干、分档/测试等组成。

（3）设备特点

带旋转台装置：高效对准

全自动生产线：适用于大规模生产

（4）主要客户

国际：95% 应用

国内：无锡尚德、南京中电、上海太阳能、保定英利、云南半导体、中国轻工、河北宁晋、江阴浚鑫等

（5）主要技术指标

电池片尺寸：156×156mm；125×125mm

处理能力：1200片/小时

对准和重复精度：±0.015mm

硅片最高破损率：0.5%

正常工作时间：95%

外形尺寸：29445×2540×1860mm（长×宽×高）

1 引言

随着全球能源的日趋紧张，太阳能以无污染、市场空间大等独有的优势受到世界各国

的广泛重视，国际上众多大公司投入太阳能电池研发和生产行业。从太阳能获得电力，需

通过太阳能电池进行光电变换来实现，硅太阳能电池是一种有效地吸收太阳能辐射并使之

转化为电能的半导体电子器件，广泛应用于各种照明及发电系统中。

2 硅太阳能电池的生产工序

太阳能电池原理主要是以半导体材料硅为基体，利用扩散工艺在硅晶体中掺入杂质：

当掺入硼、磷等杂质时，硅晶体中就会存在着一个空穴，形成n型半导体；同样，掺入磷

原子以后，硅晶体中就会有一个电子，形成p型半导体，p型半导体与n型半导体结合在一起形成pn结，当太阳光照射硅晶体后，pn结中n型半导体的空穴往p型区移动，而p 型区中的电子往n型区移动，从而形成从n型区到p型区的电流，在pn结中形成电势差，这就形成了电源，见图1。

图2为硅太阳能电池生产的主要工序，从中可以看出丝网印刷是生产太阳能电池的重要工序，其印刷质量(厚度，宽度，膜厚一致性)影响电池片的技术指标。

3 工序对印刷电极的要求

3.1 背面银电极印刷(背银)

在电池片的正极面(p区)用银铝浆料印刷两条电极导线(宽约3～4 mm)作为电池片的电极(图3)。

3.2 背面铝印刷(背铝)

在电池片的正极面采用铝浆料印刷整面(除背银电极外)。

3.3 正面银印刷(正银)

在电池片的正面(喷涂减反射膜的面)同时用银浆料印刷一排间隔均匀的栅线和两条电极(图4)，在工艺上要求栅线间距约3mm、宽度约O.10～0.12mm：

4 印刷原理

图5为丝网印刷原理示意图，丝网印刷由五大要素构成，即丝网、刮刀、浆料、工作台以及基片。丝网印刷基本原理是：利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的基本原理进行印刷。印刷时在丝网一端倒入浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮板从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的黏性作用而使印迹固着在一定范围之内，印刷过程中刮板始终与丝网印版和承印物呈线接触，接触线随刮刀移动而移动，由于丝网与承印物之间保持一定的间隙，使得印刷时的丝网通过自身的张力而产生对刮板的反作用力，这个反作用力称为回弹力。由于回弹力的作用，使丝网与基片只呈移动式线接触，而丝网其它部分与承印物为脱离状态，保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物。当刮板刮过整个印刷区域后抬起，同时丝网也脱离基片，工作台返回到上料位置，至此为一个印刷行程。

4.1 刮刀

从图5的印刷原理示意中可以看出，刮刀的作用是将浆料以一定的速度和角度将浆料压入丝网的漏孔中，刮刀在印刷时对丝网保持一定的压力，刃口压强在10～15N／cm之间，刮板压力过大容易使丝网发生变形，印刷后的图形与丝网的图形不一致，也加剧刮刀和丝网的磨损，刮板压力过小会在印刷后的丝网上存在残留浆料。

刮刀材料一般为聚胺脂橡胶或氟化橡胶，硬度范围为邵氏A60°～A90°，刮板条的硬度越低，印刷图形的厚度越大，刮刀材料必须耐磨，刃口有很好的直线性，保持与丝网的全接触；刮刀一般选用菱形刮刀，它具有4个刃口，可逐个使用，利用率高，见图6。

刮刀速度：刮刀速度是决定效率的最大因素，以半自动印刷机为例，印刷所占时间一般为总循环的2／3；印刷速度的设定由印刷图形和印刷用浆料的黏度决定，速度越高，刮刀带动浆料进入丝网漏孔的时间越短，浆料的填充性会差，出现图7所示现象，如果印刷线条精细，速度应低一些，图4所示的正银工序中栅线的线宽在0.1～0.12 nun，一般速度设定在200～250 mm／s，图3所示的背铝和背银工序因印刷线条宽速度设定在300 mm／s；印刷用浆料因不同工序而不同，相应黏度不同，但总体黏度比较低，所以印刷速度较快；在实际的印刷中速度的恒定同样很重要，如果在印刷过程中速度出现波动，会导致图形厚度的不一致